Competencia nuclear
Resumen
El Studiecentrum voor Kernenergie – Centre d’Étude de l’Energie Nucléaire o SCK•CEN fue creado en 1952 para dar acceso a la comunidad académica e industrial belga al desarrollo mundial de la energía nuclear. Es una Fundación de Utilidad Pública, constituida bajo la tutela del Ministerio de Energía belga. El SCK•CEN da empleo a más de 600 personas, de las cuales una tercera parte tiene estudios superiores.
En un mundo que busca continuamente más energía y que ésta sea más limpia, el Centro Belga de Investigación Nuclear tiene una misión importante: hacer más seguro el ámbito de la física nuclear.
Detrás de elevadas vallasy de un bosque, a las afueras de la ciudad de Mol, en el extremo noreste de Bélgica, se encuentra el Centro Belga de Investigación Nuclear, SCK•CEN. Cuenta con uno de los reactores para ensayos más potentes del mundo y un equipo de investigadores entregados a la tarea de hacer más seguro el mundo de la física nuclear.
En 1944, Estados Unidos y Gran Bretaña llegaron a un acuerdo con los belgas sobre sus reservas de uranio en la mina de Shinkolobwe en el Congo, por el cual Bélgica les concedía un derecho exclusivo sobre el suministro y uso de mineral de uranio durante un plazo de 10 años a cambio de acceso a tecnología nuclear para investigación y aplicaciones comerciales no militares. Este acuerdo marcó el nacimiento del programa nuclear belga y, en 1952, se fundó SCK•CEN.
La misión de SCK•CEN es sostener el desarrollo a través de I+D, formación, comunicación y servicios para contribuir a la seguridad nuclear y la protección contra la radiación, aplicaciones médicas e industriales de la radiación y la fase final del ciclo del combustible nuclear en términos de regeneración y gestión de residuos. Los proyectos de investigación se centran en temas que preocupan a la sociedad, como la seguridad del reactor y del combustible, la eliminación de residuos radiactivos, el cierre de plantas nucleares y la protección contra la radiación.
La gran estrella del SCK•CEN es el reactor de agua presurizada BR2 para pruebas de materiales. «El BR2 es un reactor de elevado flujo térmico de neutrones, con un flujo de hasta 1015 neutrones por centímetro cuadrado por segundo, lo que le convierte en el reactor más potente de Europa para el ensayo de materiales», dice Bernard Coupé, jefe de Instrumentación y Control Nuclear del SCK•CEN. El BR2 produjo su primera reacción en cadena en julio de 1961 y entró en servicio en enero de 1963, utilizando uranio (235U) enriquecido al 90-93%.
El BR2 no sólo se utiliza para la investigación científica del centro, sino también para llevar a cabo experimentos para clientes externos. «Por ejemplo, estamos trabajando actualmente en un proyecto para estudiar la seguridad de algunos combustibles experimentales que se utilizarán en un nuevo reactor que se está construyendo en el centro de investigación de energía nuclear de Cadarache, en el sur de Francia, cerca de Aix-en-Provence», explica Coupé. «Hemos estado midiendo su resistencia, reacciones y longevidad al ser sometidos a flujos muy altos», continúa.
Pero el BR2 tiene una misión doble. Además de su capacidad para la experimentación, también se utiliza para producir isótopos radiactivos y el dopaje de silicio por transmutación de neutrones. «Cerca del 60% de nuestro presupuesto lo aporta el Estado, pero el reactor no es rentable como instalación de investigación», explica Coupé. «Los ingresos obtenidos con estas operaciones comerciales pagan una parte de nuestra actividad científica», añade.
«El reactor BR2 es una instalación de envergadura para la producción de isótopos radiactivos para aplicaciones médicas, industriales y de investigación», dice Bernard Ponsard, jefe de proyecto de Radioisotopes and ASC Silicon. «Existen seis reactores de flujo elevado en el mundo y el BR2 es el único de Europa capaz de producir isótopos especiales W-188 de tungsteno 188 para la fabricación de generadores de tungsteno-188/ renio-188 de uso médico. Junto con otros reactores europeos, el BR2 ofrece una gran capacidad de irradiación para actividades comerciales de todo el mundo», explica.
El isótopo más importantees el producto de fisión molibdeno-99, que se usa para producir generadores de molibdeno-99/ tecnecio-99m. «El tecnecio-99m se utiliza en el 80% de los procedimientos radiodiagnósticos, pero tiene una vida media de tan sólo seis horas, por lo que el abastecimiento continuo es esencial», dice Ponsard. «Hemos firmado acuerdos con otros reactores para coordinar nuestras operaciones y poder garantizar un suministro constante», añade.
«También fabricamos una amplia gama de isótopos radiactivos como samario-153, renio-186 y lutecio-177, que se utilizan en el tratamiento de tumores malignos, así como iridio-192 para irradiar tumores pequeños», continúa Ponsard. «La producción de isótopos para tratamientos médicos constituye la mayor parte de nuestra actividad comercial», añade.
El Ir-192 también se produce para aplicaciones industriales. Se utiliza en todo el mundo en pruebas gammagráficas, para verificar la resistencia de las soldaduras industriales. «También producimos Hg-203, utilizado como trazador para comprobar la homogeneidad de los procesos químicos», explica Ponsard.
La tercera aplicación de los isótopos radiactivos es la investigación. «A veces, equipos de investigadores nos encargan la producción de radionucleidos exóticos, como el neodimio-147, un radiotrazador», dice Ponsard. El centro también colabora en la investigación académica. Recientemente, suministró cobre-67 a la Universidad de Amberes, que se utilizó en un proyecto de investigación para determinar cómo asimilan los peces determinados metales pesados en agua contaminada.
Otra fuente importante de ingresos es el dopado de silicio para clientes que trabajan en la industria electrónica, la mayoría de ellos empresas japonesas. «Irradiamos lingotes de silicio en el interior del reactor para cambiar su resistividad», dice Ponsard. El cliente luego los corta en láminas de dos milímetros que se graban mediante fotografía y se sueldan en equipos electrónicos» (véase el artículo de la pág. 7).
En 2007, el centro procesócerca de cinco toneladas de silicio. «Actualmente, podemos trabajar con lingotes de silicio con diámetros de hasta 127 milímetros. Sin embargo, en 2008, un proyecto nuevo llamado POSEIDON permitirá trabajar con diámetros de hasta 202 milímetros, incrementando significativamente nuestra capacidad anual y contribuyendo a justificar un sexto período de funcionamiento anual del reactor», dice Ponsard. Actualmente, el BR2 funciona durante cinco ciclos de 21 días cada uno al año. El resto del tiempo se dedica a operaciones de mantenimiento esenciales, cargar y descargar el reactor y hacer los preparativos para nuevos experimentos.
Aparte del BR2, el SCK•CEN cuenta con otras instalaciones como el BR1, un reactor refrigerado con aire y moderado con grafito que se utiliza como fuente de neutrones para análisis por activación, calibración dosimétrica, neutrografía y experimentos con reactor de referencia; la instalación crítica de potencia cero VENUS para analizar conuraciones de núcleos de reactores; y HADES, un laboratorio subterráneo para estudiar el almacenamiento de residuos radiactivos. Sin embargo, a medida que disminuye el número de reactores de flujo alto para la investigación, crece la importancia del BR2. Concluye Ponsard: «Sus posibilidades de irradiación lo convierten en el Rolls Royce de los reactores».
Reacción rápida
La sección central del BR2 es una matriz de berilio compuesta por 79 canales de irradiación hexagonales, que contienen elementos combustibles, barras de control de cadmio y experimentos o dispositivos para operaciones comerciales como la producción de isótopos o el dopaje de silicio.
Al absorber neutrones sin fisionarse, las barras de control de cadmio controlan el flujo de neutrones y la reactividad dentro del núcleo del reactor.
Las barras de control suben y bajan en el interior del reactor por medio de tornillos de rodillos de acero inoxidable de SKF. A estos tornillos se les aplica un recubrimiento especial para prolongar su vida de servicio, que se estima en un mínimo de 10 años.
Si se produce un incremento repentino del flujo, el exceso de neutrones es absorbido por las barras de control y caen al fondo del núcleo, deteniendo la reacción inmediatamente. Se tarda 10 milisegundos en activar esta reacción y las barras bajan 250 milímetros en menos de 200 milisegundos.
El reactor BR2
El reactor del SCK•CEN tiene un núcleo con un canal central de 200 milímetros de diámetro. Todos los demás canales están inclinados para formar una estructura hiperboloide compacta a su alrededor que permite una elevada densidad de potencia. El reactor se puede utilizar para un gran número de posiciones experimentales, incluyendo cuatro canales periféricos para dispositivos de irradiación. La estructura también se caracteriza por una gran flexibilidad. La conuración y las modalidades de funcionamiento se pueden adaptar a las condiciones experimentales.
